KR100370001B1 - Temperature sensing device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서의 오염을 방지할 수 있고 또한 정확한 온도측정이 가능한 온도감지장치에 관한 것으로서, 본 발명은 피감지체에서 방출되는 적외선을 전기적 신호를 변환하는 센서와, 상기 센서를 내장하며, 상부에는 상기 적외선이 통과하는 감지공이 형성된 센서캡을 포함하여 이루어지는 온도감지장치를 제공한다.The present invention relates to a temperature sensing device capable of preventing contamination of the sensor and capable of accurate temperature measurement. The present invention includes a sensor for converting an infrared signal emitted from a sensing object into an electrical signal, and the sensor therein. It provides a temperature sensing device comprising a sensor cap formed with a detection hole through which the infrared light passes.
Description
본 발명은 온도감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도를 감지하고자 하는 대상물(이하 "피감지체")에서 발생하는 적외선을 이용하여 온도를 감지하는 온도감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensing device, and more particularly, to a temperature sensing device for sensing a temperature by using infrared rays generated from an object to be sensed temperature (hereinafter, "the sensing object").
일반적으로 온도감지장치는 여러 분야에서 널리 이용되고 있다. 예를 들어 가스오븐이나 마이크로웨이브 오븐과 같은 조리기기에서도 음식물의 온도를 감지하기 위하여 사용된다. 특히, 상기 조리기기의 자동조리모드에서는 음식물의 온도를 측정하고, 그에 따라서 조리기기의 운전조건을 제어하게 된다.In general, temperature sensing devices are widely used in various fields. For example, cooking equipment such as gas ovens and microwave ovens are also used to detect food temperature. In particular, in the automatic cooking mode of the cooking appliance measures the temperature of the food, thereby controlling the operating conditions of the cooking appliance.
그런데, 이러한 조리기기에서는 일반적인 온도감지장치 예를 들어 통상의 수은주방식의 온도계 등과 같이 피감지체에 직접 접촉하는 온도감지장치를 사용하기가 곤란하다. 따라서 피감지체에서 복사되는 전자기파 예를 들어 적외선을 이용하여 온도를 감지하는 온도감지장치가 사용된다.By the way, in such a cooking apparatus, it is difficult to use the temperature sensor which directly contacts a to-be-sensed body like a general temperature sensor, for example, a mercury-type thermometer. Therefore, a temperature sensing device for sensing temperature using electromagnetic waves, for example, infrared rays, radiated from the sensing object is used.
도 1을 참조하여, 종래의 적외선을 이용한 온도감지장치를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 1, a description will be given of a conventional temperature sensing device using infrared rays.
적외선을 이용한 온도감지장치는 센서(5)와, 반사경(3) 및 적외선 필터(1)로 구성된다.The temperature sensing device using infrared rays is composed of a sensor (5), a reflector (3) and an infrared filter (1).
상세히 설명하면, 센서(5)는 피감지체에서 발생하는 적외선을 감지하여 이를전기적 신호로 변환하는 역할을 하며, 상기 센서(5)의 상부에는 적외선을 상기 센서(5)로 집중시키는 소정 곡률을 가지는 반사경(3)이 설치된다. 그리고 상기 반사경(3)의 입구측에는 여러 가지 종류의 전자기파 중에서 적외선만을 통과시키는 적외선 필터(1)가 설치된다.In detail, the sensor 5 detects infrared rays generated from the sensing object and converts the infrared rays into electrical signals, and the upper portion of the sensor 5 has a predetermined curvature for concentrating infrared rays to the sensor 5. The reflector 3 is provided. In addition, an infrared filter 1 is installed at the inlet side of the reflector 3 to pass only infrared rays among various kinds of electromagnetic waves.
여기서, 상기 센서(5)는 적외선에 의하여 가열되는 흑체와, 상기 흑체의 열에 의하여 열기전력을 발생시키는 써모파일(thermpile) 등으로 이루어진다.Here, the sensor 5 is composed of a black body heated by infrared rays and a thermopile for generating thermoelectric power by the heat of the black body.
한편, 상기 센서(5)에서 나오는 전기적 신호는 매우 미세하므로 통상 상기 센서(5)는 전기적 신호를 증폭하는 신호처리부(10)에 연결된다. 즉, 상기 신호처리부(10)의 출력 신호에 의하여 피감지체의 온도를 측정하게 된다.On the other hand, since the electrical signal from the sensor 5 is very fine, the sensor 5 is usually connected to the signal processor 10 for amplifying the electrical signal. That is, the temperature of the sensing object is measured by the output signal of the signal processor 10.
도 2를 참조하여, 종래의 적외선을 이용한 온도감지장치의 다른 예를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2, another example of a conventional temperature sensing device using infrared rays will be described.
센서(5)의 상부에는 케이싱(4)이 설치되며, 상기 케이싱(4)의 입구측에는 적외선을 센서(5)로 집중시키는 볼록렌즈(2)가 설치된다. 그리고 상기 센서(5)에는 역시 신호처리부(10)가 연결된다.A casing 4 is installed on the upper part of the sensor 5, and a convex lens 2 is installed at the inlet side of the casing 4 to concentrate infrared light onto the sensor 5. And the signal processing unit 10 is also connected to the sensor (5).
즉, 종래의 다른 예에서는 반사경대신에 볼록렌즈(2)가 사용되며, 동작원리는 상술한 종래의 예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.That is, in another conventional example, the convex lens 2 is used instead of the reflecting mirror, and the operation principle is the same as the above-described conventional example, and thus a detailed description thereof will be omitted.
상술한 종래의 적외선을 이용한 온도감지장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.The above-described conventional temperature sensing device using infrared rays has the following problems.
첫째, 도 1과 같은 반사경방식 온도감지장치의 경우에는 피감지체에서 나오는 적외선을 센서(5)로 정확히 집중시키기 위해서는 반사경(3)의 내면을 정밀 가공하여야 한다. 그러나, 현실적으로 반사경(3)을 원하는 정밀도로 가공하여 사용하는 것이 매우 어렵다. 왜냐하면, 반사경(3)을 소정 정도 이상의 정밀도로 가공하려면 제조원가가 너무 상승하게 되고, 그 이하로 가공하게 되면 반사경(3)의 표면에서 난반사가 일어나 정확한 온도측정이 어렵기 때문이다.First, in the case of the reflector type temperature sensing device as shown in FIG. 1, the inner surface of the reflector 3 must be precisely processed in order to concentrate the infrared rays from the sensing object to the sensor 5. However, in reality, it is very difficult to process and use the reflector 3 with desired precision. This is because, if the reflector 3 is processed with a precision of a predetermined level or more, the manufacturing cost is too high. If the reflector 3 is processed below, diffuse reflection occurs on the surface of the reflector 3, making accurate temperature measurement difficult.
둘째, 적외선필터(1)는 적외선만을 통과시키는 기능을 가지지만, 이외에도 센서(5)에 수증기 등과 같은 이물질이 직접 부착하는 것을 방지하는 기능도 가진다. 그러나, 이 경우에 적외선필터(1)에 의하여 센서(5)에 이물질이 직접 부착되는 것은 방지할 수는 있지만 적외선필터(1)의 표면에 이물질이 부착되는 것은 피할 수 없다. 더구나, 반사경방식 온도감지장치의 구조상 적외선필터(1)는 소정 크기 이상이 되어야 하므로 오염될 확률이 높다. 이렇게 되면 피감지체에서 나오는 적외선 중 일부만이 센서(5)로 입사되므로 정확한 온도측정이 어렵게 된다.Second, the infrared filter 1 has a function of passing only infrared rays, but also has a function of preventing foreign matter such as water vapor from directly attaching to the sensor 5. In this case, however, foreign matters can be prevented from directly adhering to the sensor 5 by the infrared filter 1, but foreign matters adhere to the surface of the infrared filter 1 cannot be avoided. Moreover, due to the structure of the reflector type temperature sensing device, the infrared filter 1 has to be more than a predetermined size, so that the contamination is likely. In this case, since only a part of the infrared rays emitted from the sensing object enters the sensor 5, accurate temperature measurement becomes difficult.
도 2와 같은 볼록렌즈방식 온도감지장치에서도 상술한 반사경방식 온도감지장치와 유사하게 소정 정도 이상의 정밀도로 볼록렌즈(2)를 가공하기가 어렵다는 점과, 볼록렌즈(2)가 이물질에 의하여 오염되어 온도측정의 정밀도가 저하한다는 문제점이 있다.In the convex lens type temperature sensing device as shown in FIG. 2, it is difficult to process the convex lens 2 with a precision of a predetermined level or more, similar to the above-mentioned reflector type temperature sensing device, and the convex lens 2 is contaminated by foreign matter. There is a problem that the accuracy of the temperature measurement is lowered.
한편, 적외선필터(1) 또는 볼록렌즈(2)의 오염을 방지하기 위하여 이들의 전면에 보호창을 설치하는 방식도 있으나, 이러한 방식에서도 상기 보호창의 오염을 완전히 방지할 수 없으므로 정확한 온도측정이 어렵다는 문제점이 발생한다.On the other hand, in order to prevent the contamination of the infrared filter (1) or the convex lens (2) there is also a way to install a protective window on the front, but even in this way it is difficult to accurately prevent the contamination of the protective window is difficult to accurately measure the temperature A problem occurs.
셋째, 종래의 온도감지장치의 또 다른 문제점으로는 설계 자유도의 저하를 들 수 있다. 즉, 온도감지장치의 설계시에는 측정온도범위, 온도감지장치의 사용장소 및 피감지체의 특성 예를 들어 피감지체의 크기나 형상 등을 고려하여야 한다. 그러나 종래의 온도감지장치에서는 이러한 설계요구조건을 만족시킬 수 있는 반사경(3) 또는 볼록렌즈(2)의 설계 및 제작이 어렵다는 단점이 있다. 왜냐하면, 일반적으로 반사경(3)이나 볼록렌즈(2)의 크기나 곡률 등을 설계하기가 쉽지 않고, 설계하더라도 원하는 정도의 정밀도로 이들을 가공하기가 쉽지 않기 때문이다.Third, another problem of the conventional temperature sensing device is a decrease in design freedom. That is, when designing the temperature sensing device, the measuring temperature range, the place of use of the temperature sensing device, and the characteristics of the sensing object, for example, the size and shape of the sensing object should be considered. However, the conventional temperature sensing device has a disadvantage in that it is difficult to design and manufacture the reflector 3 or the convex lens 2 that can satisfy such design requirements. This is because, in general, it is not easy to design the size or curvature of the reflector 3 or the convex lens 2, and it is not easy to process them with the desired precision even if designed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 구조가 간단하여 설계가 용이하면서도 피감지체의 온도를 정확히 측정할 수 있는 온도감지장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a temperature sensing device capable of accurately measuring the temperature of a sensing object while having a simple structure and easy design.
본 발명의 다른 목적은 센서의 오염을 효율적으로 방지할 수 있는 온도감지장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a temperature sensing device that can effectively prevent contamination of the sensor.
도 1은 종래의 적외선을 이용한 온도감지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a temperature sensing device using a conventional infrared ray.
도 2은 종래의 적외선을 이용한 온도감지장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing another embodiment of a temperature sensing device using a conventional infrared.
도 3는 본 발명에 따른 온도감지장치의 제1실시예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a temperature sensing device according to the present invention.
도 4는 도 3의 센서캡을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating the sensor cap of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 따른 온도감지장치의 제1실시예의 변형예를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment of the temperature sensing device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 온도감지장치의 제2실시예를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the temperature sensing device according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 온도감지장치의 제3실시예를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the temperature sensing device according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 온도감지장치의 제3실시예의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the principle of operation of the third embodiment of the temperature sensing apparatus according to the present invention.
도 9는 시야각에 따른 출력전압을 도시한 것으로서, 제1실시예 및 제3실시예를 각각 도시한 그래프이다.9 shows output voltages according to viewing angles, and is a graph showing a first embodiment and a third embodiment, respectively.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
20 : 센서캡 30 : 센서20: sensor cap 30: sensor
32 : 센서창 22 : 감지공32: sensor window 22: detection hole
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피감지체에서 방출되는 적외선을 전기적 신호롤 변환하는 센서와, 상기 센서를 내장하며 상부에는 상기 적외선이 통과하는 감지공이 형성된 센서캡을 포함하여 이루어지는 온도감지장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a temperature sensing device comprising a sensor for converting the infrared signal emitted from the sensing object into an electrical signal roll, and a sensor cap in which the sensor is built and the sensing hole through which the infrared light passes. do.
여기서, 상기 센서캡은 중공의 통형상이며, 상기 감지공의 중심과 상기 센서의 센서창의 중심은 대략 일치하며, 상기 감지공의 크기는 상기 센서창의 크기보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.Here, the sensor cap is a hollow cylindrical shape, the center of the sensing hole and the center of the sensor window of the sensor is approximately coincident, the size of the sensing hole is preferably formed slightly larger than the size of the sensor window.
그리고, 상기 센서캡의 내벽에는 적외선을 흡수하는 비반사층이 형성되는 더욱 바람직하다.And, the inner wall of the sensor cap is more preferably formed with an anti-reflective layer to absorb infrared light.
이와 같이 구성하면 피감지체의 온도를 정확히 측정할 수 있고, 또한 구조를 간단하게 하는 것이 가능해진다.By configuring in this way, the temperature of a to-be-detected body can be measured correctly and a structure can be simplified.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described.
도 3은 본 발명의 제1실시예를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 센서캡을 도시한 사시도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 온도감지장치의 제1실시예를 설명하면 다음과 같다.3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the sensor cap of FIG. Referring to this, a first embodiment of the temperature sensing device according to the present invention will be described.
본 발명은 종래와는 달리 설계 및 가공이 곤란한 반사경이나 볼록렌즈를 사용하지 않는다. 즉 본 발명은 적외선을 전기적 신호를 변환하는 센서(30)와, 상기 센서(30)를 수용하며, 상부에는 상기 적외선이 통과할 수 있는 감지공(22)이 형성되는 센서캡(20)으로 이루어진다.The present invention does not use a reflector or a convex lens that is difficult to design and process unlike the prior art. That is, the present invention comprises a sensor 30 for converting an infrared signal into an electrical signal, and a sensor cap 20 accommodating the sensor 30, and a sensing hole 22 through which the infrared light passes. .
여기서, 상기 센서(30)는 상술한 종래의 온도감지장치용 센서와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 상기 센서캡(20)을 설명하면 다음과 같다.Here, the sensor 30 is the same as the above-described conventional sensor for a temperature sensor, so a detailed description thereof will be omitted, and the sensor cap 20 will be described below.
센서캡(20)은 내부에는 센서(30)가 수용되는 중공부가 형성된다. 그리고, 센서캡(20)의 상부에는 적외선이 통과하는 감지공(22)이 형성되며, 하부에는 센서(30)가 장착되는 회로기판(36) 위에 상기 센서캡(20)이 설치될 수 있도록 개구부가 형성된다.The sensor cap 20 has a hollow portion in which the sensor 30 is accommodated. In addition, a sensing hole 22 through which infrared light passes is formed at an upper portion of the sensor cap 20, and an opening at a lower portion thereof so that the sensor cap 20 may be installed on a circuit board 36 on which the sensor 30 is mounted. Is formed.
즉, 본 발명에 따른 센서캡(20)은 센서(30)를 수용할 수 있도록 내부가 중공이며, 상부에는 적외선을 센서캡(20)의 내부로 통과시킬 수 있는 감지공(22)이 형성되면 사용 가능하다. 다만, 제작 등의 관점에서 보면 원통형, 즉 원형단면을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.That is, the sensor cap 20 according to the present invention has a hollow inside to accommodate the sensor 30, and if the sensing hole 22 to pass the infrared rays to the inside of the sensor cap 20 is formed thereon Can be used However, it is preferable that it is comprised so that it may have a cylindrical shape, ie, a circular cross section from a viewpoint of manufacture.
한편, 상기 감지공(22)의 중심과 상기 센서(30)의 센서창(32)의 중심은 대략 일치하며, 상기 감지공의 크기(D1)는 센서창(32)의 크기보다 약간 큰 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이렇게 구성함으로써 반사경이나 렌즈를 사용하지 않고도 감지공(22)으로 유입되는 적외선을 센서창(32)으로 효율적으로 집중시킬 수 있기 때문이다.On the other hand, the center of the detection hole 22 and the center of the sensor window 32 of the sensor 30 is approximately coincident, the size (D1) of the detection hole is preferably slightly larger than the size of the sensor window (32). Do. This is because the infrared rays flowing into the detection hole 22 can be efficiently concentrated in the sensor window 32 without using the reflector or the lens.
또한, 감지공의 크기(D1)는 센서캡의 크기(D)보다는 상대적으로 작은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 감지공의 크기(D1)를 센서캡의 크기(D)보다는 비교적 작게 구성함으로써 센서캡(20)의 내부로 외부의 이물질이 유입하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.In addition, the size (D1) of the sensing hole is preferably smaller than the size (D) of the sensor cap. This is because by configuring the size (D1) of the sensing hole relatively smaller than the size (D) of the sensor cap, it is possible to prevent foreign substances from entering the interior of the sensor cap 20.
한편, 피감지체의 온도를 감지할 수 있는 범위인 시야각(θ)은 피감지체의 온도를 정확히 측정할 수 있도록 설정되어야 한다. 즉 시야각(θ)은 피감지체의 크기, 형상 등의 특성 및 온도감지장치의 설치위치 등을 고려하여 결정되며, 온도감지장치는 결정된 시야각(θ)을 가지도록 설계되어야 한다.On the other hand, the viewing angle θ, which is a range in which the temperature of the sensing object can be sensed, should be set to accurately measure the temperature of the sensing object. That is, the viewing angle θ is determined in consideration of characteristics of the size, shape, etc. of the sensing object and the installation position of the temperature sensing device, and the temperature sensing device should be designed to have the determined viewing angle θ.
그런데, 종래의 온도감지장치에서는 시야각(θ)은 반사경 또는 렌즈의 크기, 곡률 등의 함수가 되므로, 결국 요구되는 시야각(θ)을 만족하도록 이와 같은 인자를 설계하여야 한다. 그러나, 요구되는 시야각(θ)을 만족하는 반사경 또는 렌즈의 크기, 곡률 등을 설계하는 것은 쉽지 않고, 이들을 설계하더라도 이들을 만족하는 반사경 또는 렌즈를 제작하는 것이 매우 어렵다.However, in the conventional temperature sensing device, since the viewing angle θ becomes a function of the reflector or lens size, curvature, etc., such a factor must be designed to satisfy the required viewing angle θ. However, it is not easy to design the size, curvature, or the like of the reflector or lens that satisfies the required field of view θ, and it is very difficult to manufacture the reflector or lens that satisfies them even when designing them.
그러나, 본 발명에 따른 온도감지장치에서는 시야각(θ)이 센서캡(20)에 형성된 감지공의 크기(D1) 및 센서캡의 높이(H)에 의하여 결정된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 요구되는 시야각(θ)을 만족하는 감지공의 크기(D1) 및 높이(H)를 결정하는 것이 비교적 간단하다. 또한, 센서캡(20)의 형상이 간단하므로 요구조건을 만족하는 센서캡(20)을 제작하는 것도 어렵지 않다.However, in the temperature sensing device according to the present invention, the viewing angle θ is determined by the size D1 of the sensing hole formed in the sensor cap 20 and the height H of the sensor cap. Therefore, according to the present invention, it is relatively simple to determine the size D1 and the height H of the sensing holes that satisfy the required viewing angle θ. In addition, since the shape of the sensor cap 20 is simple, it is not difficult to manufacture the sensor cap 20 satisfying the requirements.
한편, 만약 피감지체가 시야각(θ)의 범위안에 들어오도록 온도감지장치를 설치하였다면, 시야각 이외의 경로를 통하여 감지공(22)로 입사되는 적외선은 피감지체에서 발생되지 않은 노이즈성 적외선(도 3의 파선)으로 볼 수 있다. 이러한 노이즈성 적외선이 센서캡(20)의 내부로 입사되면 피감지체의 정확한 온도를 감지하기가 어렵다.On the other hand, if the temperature sensing device is installed so that the sensing object falls within the range of the viewing angle θ, infrared rays incident to the sensing hole 22 through a path other than the viewing angle are noisy infrared rays (FIG. 3). Dashed line). When such noisy infrared rays enter the inside of the sensor cap 20, it is difficult to detect the correct temperature of the sensing object.
따라서, 노이즈성 적외선이 센서(30)에 입사하지 않도록 이를 흡수할 수 있는 비반사층(24)을 센서캡(20)의 내벽에 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 비반사층(24)은 적외선을 반사하지 않고 흡수할 수 있는 물질을 센서캡(20)의 내벽에 코팅하거나, 또는 별도의 부재를 만들어 센서캡(20)에 설치함으로써 얻을 수 있다.Therefore, it is preferable to form a non-reflective layer 24 on the inner wall of the sensor cap 20 to absorb the noise infrared rays so that the noise 30 does not enter the sensor 30. The anti-reflective layer 24 may be obtained by coating a material capable of absorbing the infrared light without reflecting it on the inner wall of the sensor cap 20 or by making a separate member and installing it on the sensor cap 20.
한편, 적외선을 이용하는 온도감지장치의 원리는 상술한 바와 같이 일종의 열기전력을 이용하는 것이다. 따라서 피감지체의 온도를 정확히 측정하기 위해서는 온도감지장치의 센서(30)가 피감지체에서 발생하는 적외선에 의해서만 열기전력을 발생시키도록 하는 것이 바람직하다. 즉 온도감지장치와 그 주위의 온도 편차 및 온도감지장치 자체의 온도편차가 없는 것이 바람직하다.On the other hand, the principle of the temperature sensing device using the infrared is to use a kind of thermoelectric power as described above. Therefore, in order to accurately measure the temperature of the sensing object, it is preferable that the sensor 30 of the temperature sensing device generates thermoelectric power only by infrared rays generated from the sensing object. That is, it is preferable that there is no temperature deviation between the temperature sensing device and its surroundings and the temperature sensing device itself.
이를 위하여, 센서캡(20)의 재질은 열전도성이 우수한 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 센서캡(20) 자체의 온도편차 예를 들어 상부와 하부의 온도편차가있을 경우에 빠른 속도로 열평형을 이루게 되므로 센서캡(20) 자체의 온도편차를 최소화할 수 있고, 이에 따라 센서(30)가 설치된 센서캡(20)의 내부의 온도편차도 최소화할 수 있다.To this end, the material of the sensor cap 20 is preferably excellent in thermal conductivity. In this configuration, since there is a temperature deviation of the sensor cap 20 itself, for example, when there is a temperature deviation of the upper and lower portions, thermal equilibrium can be achieved at a high speed, thereby minimizing the temperature deviation of the sensor cap 20 itself. Accordingly, the temperature deviation inside the sensor cap 20 in which the sensor 30 is installed can be minimized.
또한 도 5에 도시한 바와 같이, 센서캡(20)의 외벽에 단열수단(40)을 더욱 설치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 단열수단(40)에 의하여 외부의 열이 센서캡(20)의 내부로 전달되는 것을 효율적으로 방지할 수 있기 때문이다.In addition, as shown in Figure 5, it is preferable to further install the heat insulating means 40 on the outer wall of the sensor cap 20. This is because external heat is effectively prevented from being transferred to the inside of the sensor cap 20 by the heat insulating means 40.
상술한 실시예에서는 적외선을 이용한 온도감지장치를 설명했는데 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 피감지체에 직접 접촉하지 않고 피감지체에서 복사되는 적외선 이외의 전자기파를 이용한 온도감지장치에 사용하는 것도 물론 가능하다.In the above-described embodiment, the temperature sensing device using infrared rays has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can of course be used in a temperature sensing device using electromagnetic waves other than infrared rays radiated from the sensing object without directly contacting the sensing object.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 온도감지장치의 제2실시예를 도시한 것으로서, 이를 참조하여 제2실시예를 설명하면 다음과 같다.On the other hand, Figure 6 shows a second embodiment of the temperature sensing device according to the present invention, the second embodiment will be described with reference to this.
제2실시예는 제1실시예와 구성이 유사하나, 센서캡(20)의 상부 외주면에 노이즈성 적외선이 감지공(22)으로 입사되는 것을 방지하는 입사방지부재(26)가 설치된다. 이렇게 구성함으로써 노이즈성 적외선이 센서캡(20) 내부로 입사되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.The second embodiment is similar in configuration to the first embodiment, but an incidence preventing member 26 is installed on the upper outer circumferential surface of the sensor cap 20 to prevent noise infrared rays from entering the sensing hole 22. By configuring in this way, it is possible to prevent the noisy infrared rays from being incident into the sensor cap 20.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 입사방지부재(26)의 높이(H1)는 시야각(θ)을 침범하지 않는 범위에서 설정할 수 있다. 그리고, 입사방지부재(26)와 함께 센서캡(20)의 내벽에 비반사층을 더욱 형성시켜 보다 정확히 피감지체의 온도를 측정하는 것도 물론 가능하다.As shown in FIG. 6, the height H1 of the incident prevention member 26 may be set within a range that does not involve the viewing angle θ. In addition, the anti-reflective layer may be further formed on the inner wall of the sensor cap 20 together with the incident preventing member 26 to more accurately measure the temperature of the sensing object.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 온도감지장치의 제3실시예를 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 제3실시예를 설명하면 다음과 같다.On the other hand, Figure 7 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the temperature sensing device according to the present invention, the third embodiment will be described with reference to this.
제3실시예도 상술한 실시예와 유사하게, 센서(30), 감지공(22)이 형성된 센서캡(20)으로 구성된다. 다만, 감지공(22)은 소정 경사(φ)를 갖게 된다. 이때 감지공의 크기는 하부로 갈수록 작아지게 형성되므로, 감지공의 상부 크기(D1)가 하부 크기(D2)보다 크게 된다. 여기서, 감지공(22)의 내벽(28)에는 적외선이 잘 반사하도록 광택처리(polish treatment)를 하는 것이 바람직하다.Similar to the above-described embodiment, the third embodiment includes a sensor cap 20 in which a sensor 30 and a sensing hole 22 are formed. However, the sensing hole 22 has a predetermined inclination φ. At this time, since the size of the sensing hole becomes smaller toward the bottom, the upper size (D1) of the sensing hole is larger than the lower size (D2). Here, the inner wall 28 of the sensing hole 22 is preferably polished to reflect the infrared rays well.
한편, 감지공(22)의 형상은 상부에서 하부로 갈수록 경사지는 형상이면 사용가능하나, 제조 등의 측면에서 보면 원뿔형으로 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the shape of the sensing hole 22 can be used as long as it is inclined from the top to the bottom, it is preferable that it is configured in a conical shape in terms of manufacturing and the like.
도 8을 참조하여, 본 실시예의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 8, the operation principle of the present embodiment will be described.
적외선이 감지공으로 입사하는 각도(θ/2, 이하 "감지공 입사각")와, 감지공으로 입사된 적외선이 상기 감지공의 내벽에서 반사된 후에 센서 방향으로 입사하는 각도(θ1/2, 이하 "센서 입사각")는 다음과 같은 관계가 있다.Angle (θ / 2, hereinafter “sensing hole incidence angle”) of the infrared rays incident to the sensing hole, and angle of incidence toward the sensor (θ1 / 2, hereinafter “sensor” after the infrared rays incident on the sensing hole are reflected from the inner wall of the sensing hole The angle of incidence ") has the following relationship.
θ1/2 = θ/2 + nφ (φ는 감지공의 경사각, n은 감지공에서의 반사횟수)θ1 / 2 = θ / 2 + nφ (φ is the angle of inclination of the sensing hole, n is the number of reflections in the sensing hole)
상기 식을 살펴보면, 센서 입사각(θ1)은 감지공 입사각(θ)보다 크게 됨을 알 수 있다. 이는 감지공(22)으로 소정 각도를 가지고 입사된 적외선이 감지공(22) 내에서 반사된 후 센서(30) 방향으로 입사될 때에 각도가 커지는 것을 의미한다.Looking at the above equation, it can be seen that the sensor incident angle θ1 is larger than the sensing hole incident angle θ. This means that the angle increases when the infrared rays incident at a predetermined angle into the sensing hole 22 are incident in the direction of the sensor 30 after being reflected in the sensing hole 22.
따라서, 센서(30)에 입사되는 광량이 증가함을 알 수 있다. 왜냐하면, 센서(30)에 입사되는 광량은 센서(30)가 적외선을 받아들일 수 있는 각도, 즉 센서 입사각(θ1)의 최대범위에 비례하는데, 본 실시예에서는 상술한 식에서 알 수 있는바와 같이 센서 입사각(θ1)이 커지지 때문이다.Therefore, it can be seen that the amount of light incident on the sensor 30 increases. Because the amount of light incident on the sensor 30 is proportional to the angle at which the sensor 30 can receive infrared rays, that is, the maximum range of the sensor incidence angle θ1, in this embodiment, as can be seen from the above equation, This is because the incident angle θ1 becomes large.
결국, 제1실시예에 따른 온도감지장치와 비교해보면, 동일 시야각을 가질 때 본 실시예는 제1실시예보다 센서로의 입사광량을 증가시킬 수 있으므로 집광효율이 향상되어 보다 정확한 온도측정이 가능해진다.As a result, when compared with the temperature sensing device according to the first embodiment, the present embodiment can increase the amount of incident light to the sensor than the first embodiment when the same viewing angle, the light condensing efficiency is improved to enable more accurate temperature measurement Become.
여기서, 감지공(22)의 경사각(φ)은 감지공의 두께(L) 및 감지공의 크기(D1, D2)를 적절히 조절하면 조절가능하다. 다만, 외부의 이물질이 센서캡(20)의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지하기 위해서는 감지공의 크기(D1, D2)는 작게 하고 감지공의 두께(L)는 크게 하는 것이 바람직하다.Here, the inclination angle φ of the sensing hole 22 can be adjusted by appropriately adjusting the thickness L of the sensing hole and the sizes D1 and D2 of the sensing hole. However, in order to effectively prevent the foreign matter from flowing into the inside of the sensor cap 20, it is preferable to reduce the size (D1, D2) of the detection hole and to increase the thickness (L) of the detection hole.
한편, 본 실시예에서도 상술한 바와 같이, 노이즈성 적외선이 센서(30)에 입사되는 것을 방지하기 위하여 센서캡(20)의 내부에 비반사층을 형성시키는 것이 가능하다. 또한, 센서캡(20)의 상부에 노이즈성 적외선 입사방지부재를 설치하는 것도 가능하다.On the other hand, in the present embodiment, as described above, it is possible to form a non-reflective layer inside the sensor cap 20 in order to prevent the noise infrared ray is incident on the sensor 30. In addition, it is also possible to provide a noise-infrared incident prevention member on the sensor cap 20.
다만, 비반사층을 형성시킬 경우에 본 실시예에서는 제1실시예와는 달리 감지공(22)의 내벽(28)에는 비반사층을 형성하지 않는다.However, in the case of forming the non-reflective layer, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the non-reflective layer is not formed on the inner wall 28 of the sensing hole 22.
제1실시예 및 제3실시예에 따른 온도감지장치를 비교 실험한 결과는 다음과 같다.Comparative results of the temperature sensing device according to the first embodiment and the third embodiment are as follows.
제1실시예 및 제3실시예 모두 감지공(22)은 원형단면을 가지며, 센서캡의 높이(H)는 13.7mm인 경우에 대하여 실험하였다. 다만, 제1실시예는 감지공의 직경(D1)은 3.4mm인 경우에 대하여 실험하였고, 제3실시예는 상부 감지공의 직경(D1)은 3.4mm, 하부 감지공의 직경(D2)은 2.4mm, 감지공의 두께(L)는 6.7mm,감지공의 저면에서 센서창까지의 거리(G)는 3.7mm인 경우에 대하여 실험하였다.In both the first and third embodiments, the sensing hole 22 has a circular cross section, and the height H of the sensor cap was tested for a case of 13.7 mm. However, in the first embodiment, the diameter D1 of the sensing hole was tested for 3.4 mm, and in the third embodiment, the diameter D1 of the upper sensing hole was 3.4 mm, and the diameter D2 of the lower sensing hole was 2.4mm, the thickness of the sensing hole (L) was 6.7mm, and the distance (G) from the bottom of the sensing hole to the sensor window was 3.7mm.
그 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 시야각의 변화에 따른 센서출력은 유사한 것을 알 수 있다. 즉 시야각이 좁을수록 출력전압이 높고, 클수록 출력전압이 낮음을 알 수 있다.As a result, as shown in Figure 9, it can be seen that the sensor output according to the change in the viewing angle is similar. That is, the narrower the viewing angle, the higher the output voltage, and the larger the output voltage is lower.
그러나, 센서(30)로 입사되는 평균 적외선 강도(Normalized IR Intensity)는 제3실시예가 제1실시예보다 약 63% 증가함을 확인하였다.However, it was confirmed that the averaged infrared intensity (Normalized IR Intensity) incident on the sensor 30 was increased by about 63% compared to the first embodiment.
결국, 본 실시예에 의하면 센서캡의 내부에 이물질이 유입되는 것을 효율적으로 방지하면서도 집광효율을 높일 수 있게 된다.As a result, according to the present embodiment, it is possible to effectively prevent foreign matter from flowing into the inside of the sensor cap while increasing the light collecting efficiency.
상기에서 본 발명은 단지 몇몇의 실시예만을 설명하였으나, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다는 것을 이해할 것이다.Although the invention has been described above only a few embodiments, it can be modified by those skilled in the art as can be seen from the appended claims and such modifications are within the scope of the invention. I understand that it belongs.
상술한 본 발명에 따른 온도감지장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.The effect of the temperature sensing device according to the present invention described above is as follows.
첫째, 센서가 센서캡에 내장되며, 센서캡에 형성된 감지공의 크기가 매우 작므로 이물질에 의한 센서의 오염을 방지할 수 있다. 따라서 장기간 온도감지장치를 사용하여도 정확한 온도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.First, the sensor is embedded in the sensor cap, so that the size of the detection hole formed in the sensor cap is very small to prevent contamination of the sensor by foreign matter. Therefore, there is an advantage that the accurate temperature can be measured even by using a temperature sensor for a long time.
둘째, 본 발명은 센서 주위의 온도편차를 최소화할 수 있으며, 또한 노이즈성 적외선이 센서에 입사하는 것을 방지할 수 있으므로 온도감지의 정확성을 향상시킬 수 있게 된다.Second, the present invention can minimize the temperature deviation around the sensor, and can also prevent the noise infrared radiation from entering the sensor, thereby improving the accuracy of the temperature detection.
셋째, 센서캡의 높이 및 감지공의 크기를 조절함으로써 시야각을 적절히 조절할 수 있으므로 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 온도감지장치는 비교적 고가의 반사경이나 렌즈를 사용하지 않고, 제조도 간단하므로 생산원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.Third, since the viewing angle can be properly adjusted by adjusting the height of the sensor cap and the size of the sensing hole, the degree of freedom of design can be improved. In addition, the temperature sensing device according to the present invention does not use a relatively expensive reflector or lens, and has an advantage in that the production cost can be reduced because the manufacturing is simple.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20091230 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |